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本文所指的南方主要指长江流域及其以南(青藏高寒区除外包括四川、重庆、湖北在内)的地区。南方诸多文物遗址由于气候特点、自然环境变迁及人类活动等作用,都不同程度地存在环境地质病害。文物遗址原址保护地质工程研究也就是在查明破坏遗址原址保护的环境地质病害的基础上,提出相应的防治对策,为遗址的原址保护提供有利的保存环境。
针对文物保护以单纯室内保护技术研究为主,地质工程在文物保护方面的研究主要是在古遗址的寻找、勘查和野外发掘方面的现状,本文将地质工程技术方法应用于南方文物遗址原址保护工程中的工作;根据南方的遗址埋藏条件,进行遗址分类;分析影响遗址原址保护的各类环境地质因素和存在的主要工程地质问题(环境地质病害形成机理及发展变化趋势);针对不同类型的古遗址存在的问题提出防治对策。结合萧山独木舟遗址原址保护工程实例,将地质工程技术系统应用于遗址原址保护工程中。
本文拟综合采用工程地质和水文地质的研究方法来分析南方地区所处的工程地质和水文地质条件,深入分析影响遗址原址保护的各类工程地质、水文地质因素。现场调查发现影响遗址原址保护的主要因素是地下水的侵蚀作用,以及影响地下水的遗址区地形地貌、围岩岩性等地质条件。文中针对该问题,进行了以下几个方面的研究内容:
1.南方地区由南至北处于热带、亚热带季风气候区,地处东亚季风气候区的突出部位;自西向东从第二阶梯到第三阶梯,以山地、丘陵、盆地、河网和湖泊相间的地形地貌及地质特征。
2.南方遗址在各地的分布构成从史前到近代完整的文化序列:由于南方具有特殊的地形地质条件,可根据遗址赋存地层地形特点及围岩岩性,将我国南方遗址划分为四种类型:低山丘陵区岩体遗址、低山丘陵区土体遗址、平原区土体遗址、平原区岩体遗址,其环境地质影响因素和存在的主要环境地质问题也各不相同。
3.南方地区气候高温多雨,全年平均相对湿度都在70%以上。水是南方文物遗址原址保护中需要考虑的最主要因素。文物原址保护中要求疏干排水工程排除遗址附近一定范围内围岩的重力水和毛细水,使围岩能逐渐干燥(即围岩含水量不能大于40%)才能满足要求。文物遗址作为不可再生资源,其原址保护地质工程研究不同于一般工程建筑,保护工程要求高,服务年限长,也要与文物景观相容,所以在地质工程研究中要考虑到与周边环境相结合。
4.遗址原址保护地质工程研究中,工程地质条件是遗址保护地质工程方案论证与设计的基础,工程勘察是最基础的工作。工程勘察技术、数值模拟、工程监测及岩体结构面网络模拟是地质工程研究的重要技术,这些技术的应用不仅为文物保护地质工程优化设计成为可能,而且使地质工程设计更可靠、更便捷。
5.在萧山独木舟遗址原址保护中,分析遗址区水文气象、地形地貌、地层岩性、水文地质条件。从工程设计的角度进行工程地质工作的布置、资料收集和工程地质设计,并提出相应的治理方案。萧山独木舟遗址原址保护最主要的影响因素是水,本论文在提出疏干排水治理方案的基础上,采用地下水模拟软件GMS软件对治理方案实施后和规划设计效果进行模拟预测,分别讨论遗址天然状态、开挖排水沟后恢复水位、不开挖恢复水位三种工况下地下水对遗址的影响,根据模拟结果反馈,优化工程设计。对方案施工期间及施工以后产生的围岩稳定性问题进行分析,建议结合电化学桩法进行施工和维护。